粪便代谢物可能改变肺癌治疗进程

一项隐藏在人类肠道中的发现,展现出对抗最难治疗的癌症之一的惊人力量。 

动物实验表明,一种天然产生的分子显著提高了标准肺癌疗法的疗效,这为挽救那些经常失败的疗法提供了一种新的途径。

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从肠道微生物到药物

许多患者开始接受免疫疗法,希望能够争取时间,但肿瘤往往会抵抗药物试图重新激活的免疫攻击。

在佛罗里达大学 ( UF ),Rachel Newsome 博士研究了肠道化学,发现粪便中隐藏着一种增强作用。

她在佛罗里达大学健康癌症研究所的团队测试了肠道分子是否能使免疫疗法对更多人有效。

这项研究发现了一种化合物,研究人员现在可以用这种化合物将其制成药丸,而不是转移整个细菌。

免疫疗法为何经常失败

在美国,肺癌每年造成的死亡人数超过其他任何癌症。

免疫检查点抑制剂这类药物可以阻止肿瘤抑制 T 细胞,并且对某些人来说,它们可以持续有效数年。

这些药物大多能阻断 PD-1(T 细胞上的一种受体),从而抑制 T 细胞的攻击,但有些肿瘤仍然能迅速适应。

因为只有少数人有反应,医生们一直在寻找能够提高成功率但又不会增加严重副作用的治疗方法。

肠道微生物调控免疫力

肠道微生物发出的信号可以传递到免疫系统,影响 T 细胞识别威胁和协调反应的强度。

粪便微生物移植(即通过粪便移植来重置肠道微生物)帮助一些黑色素瘤患者在早期治疗失败后取得了疗效。

这种方法仍然很少见,因为诊所必须对捐赠者进行筛查,追踪病原体,并且要接受每个样本都含有许多未知分子的事实。

纯化的化合物可以提供更好的控制,因为制造商可以标准化不同患者和医院的剂量和用药时间。

从混乱中分离细菌

纽瑟姆首先收集了肺癌患者的粪便样本,这些患者有的从免疫疗法中获益,有的则没有。

当她将反应微生物转移到无菌小鼠体内时,这些动物对抗 PD-1 治疗产生了反应,而不是无视它。

然后她分离出了 183 个不同的菌株,并发现其中 6 个菌株在小鼠携带肺部肿瘤时能提高免疫活性。

这一缩小范围的步骤很重要,因为药丸无法提供完整的捐赠者粪便,而诊所需要保持一致的产品。

一个分子,大影响

研究团队从这些细菌中发现了一种代谢物,即微生物生命过程中产生的一种小化学物质,它复制了六种菌株的效果。

他们将其命名为 Bac429,并追溯到肠道拟杆菌属,其中只有某些菌株才能产生活性形式。

化学家们发现,分子形状的微小变化就能开启或关闭其免疫效应。

这种结构特异性为药物研发人员提供了一个明确的目标,但也缩小了他们必须复制的配方范围。

杀伤性T细胞如何反应

在实验室测试中,CD8+ T 细胞(一种能杀死受感染或癌细胞的免疫细胞)在接触 Bac429 后释放出更强的信号。

这些细胞产生了更多的 IFN-γ,这是一种能激活附近防御机制的信使蛋白,而且这种反应不需要其他免疫细胞。

研究团队在人体血液样本中也观察到了同样的增强效果,尽管一些捐献者在高剂量下几乎没有反应。

这种差异性为临床转化设定了界限,因为未来的药物必须能够作用于不同的免疫系统。

联合用药可使肿瘤缩小

在小鼠肺癌和结肠癌细胞肿瘤中,Bac429 只有在小鼠同时接受抗 PD-1 免疫疗法时才有效。

“当我们把 Bac429 注射到对免疫疗法反应极差的肺癌小鼠的肿瘤中时,免疫疗法后它们的肿瘤生长减少了 50%。”纽瑟姆说。

这标志着一个显著的不同,这种联合疗法帮助了以前几乎没有反应的肿瘤。

由于该团队将 Bac429 直接输送到肿瘤中,他们现在需要更安全的方法将 Bac429 输送到全身各处的癌症部位。

制造可用的药物

将 Bac429 转化为药物意味着要掌握它在血液、组织和分解药物的肝酶中的作用方式。

研究团队发现,Bac429 在人体样本中的稳定性远高于在小鼠样本中的稳定性,这为佛罗里达大学的研究人员提供了更多改进递送方式的空间。

科学家已经证明,细菌N-酰基酰胺(由氨基酸和脂质构成的脂肪分子)可以激活人类细胞受体。

如果 Bac429 作用于错误的受体,可能会引发不必要的炎症,因此开发人员必须在试验前确定其靶点。

饮食和未解决的问题

饮食也可能很重要,因为细菌会利用我们吃的食物和肠道吸收的营养物质来合成代谢物。

纽瑟姆的研究小组正在测试较高的碳水化合物摄入量是否会改变 Bac429 的产生,这可能会使辅助饮食成为未来治疗方案的一部分。

检查点疗法可能会引发免疫相关不良事件——免疫系统过度活跃的副作用——而 Bac429 加强治疗可能会加剧这些不良事件。

因为只有少数菌株能产生活性分子,所以临床医生可能需要进行检测,以发现哪些人可以安全地从中受益。

免疫疗法的新途径

这项研究将肠道细菌的治疗增强作用追溯到单个分子,然后证明免疫系统可以利用它。

药物设计者现在必须解决给药和安全性问题,因为小鼠注射只是迈向患者给药的第一步。

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